学习笔记:斯坦福2017季CS231n深度视觉识别课程视频(by Fei-Fei Li, Justin Johnson, Serena Yeung)图像分类笔记

本文主要是介绍学习笔记:斯坦福2017季CS231n深度视觉识别课程视频(by Fei-Fei Li, Justin Johnson, Serena Yeung)图像分类笔记,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

CS231n课程笔记翻译:图像分类笔记(上)

图像分类、数据驱动方法和流程

目标:这一节我们将介绍图像分类问题。所谓图像分类问题,就是已有固定的分类标签集合,然后对于输入的图像,从分类标签集合中找出一个分类标签,最后把分类标签分配给该输入图像
在后面的课程中,我们可以看到计算机视觉领域中很多看似不同的问题(比如物体检测和分割),都可以被归结为图像分类问题

例子:以下图为例,图像分类模型读取该图片,并生成该图片属于集合 {cat, dog, hat, mug}中各个标签的概率。需要注意的是,对于计算机来说,图像是一个由数字组成的巨大的3维数组。在这个例子中,猫的图像大小是宽248像素,高400像素,有3个颜色通道,分别是红、绿和蓝(简称RGB)。如此,该图像就包含了248X400X3=297600个数字,每个数字都是在范围0-255之间的整型,其中0表示全黑,255表示全白。我们的任务就是把这些上百万的数字变成一个简单的标签,比如“猫”。

在这里插入图片描述
图像分类的任务,就是对于一个给定的图像,预测它属于的那个分类标签(或者给出属于一系列不同标签的可能性)。图像是3维数组,数组元素是取值范围从0到255的整数。数组的尺寸是宽度x高度x3(因为有这么多pixel),其中这个3代表的是红、绿和蓝3个颜色通道。

数据驱动方法:如何写一个图像分类的算法呢?这和写个排序算法可是大不一样。怎么写一个从图像中认出猫的算法?搞不清楚。因此,与其在代码中直接写明各类物体到底看起来是什么样的,倒不如说我们采取的方法和教小孩儿看图识物类似:给计算机很多数据,然后实现学习算法,让计算机学习到每个类的外形。这种方法,就是数据驱动方法。既然该方法的第一步就是收集已经做好分类标注的图片来作为训练集,那么下面就看看数据库到底长什么样:略

图像分类流程:
输入:输入是包含N个图像的集合,每个图像的标签是K种分类标签中的一种。这个集合称为训练集
学习:这一步的任务是使用训练集来学习每个类到底长什么样。一般该步骤叫做训练分类器或者学习一个模型
评价:让分类器来预测它未曾见过的图像的分类标签,并以此来评价分类器的质量。我们会把分类器预测的标签图像真正的分类标签对比(关联的思想)。毫无疑问,分类器预测的分类标签和图像真正的分类标签如果一致,那就是好事,这样的情况越多越好

Nearest Neighbor分类器

图像分类数据集:CIFAR-10
一个非常流行的图像分类数据集是CIFAR-10。这个数据集包含了60000张32X32的小图像。每张图像都有10种分类标签中的一种。这60000张图像被分为包含50000张图像的训练集和包含10000张图像的测试集。在下图中你可以看见10个类的10张随机图片。

假设现在我们有CIFAR-10的50000张图片(每种分类5000张)作为训练集,我们希望将余下的10000作为测试集并给他们打上标签

Nearest Neighbor算法将会拿着测试图片和训练集中每一张图片去比较(遍历训练集中的每一张图片),然后将它认为最相似的那个训练集图片的标签赋给这张测试图片

那么具体如何比较两张图片呢?在本例中,就是比较32x32x3的像素块。最简单的方法就是逐个像素比较,最后将差异值全部加起来。换句话说,就是将两张图片先转化为两个向量I1和I2,然后计算他们的L1距离:
在这里插入图片描述

k-Nearest Neighbor 译者注:上篇翻译截止处

为什么只用最相似的1张图片的标签来作为测试图像的标签呢?这不是很奇怪吗!是的,使用k-Nearest Neighbor分类器就能做得更好。它的思想很简单:与其只找最相近的那1个图片的标签,我们找最相似的k个图片的标签,然后让他们针对测试图片进行投票,最后把票数最高的标签作为对测试图片的预测。所以当k=1的时候,k-Nearest Neighbor分类器就是Nearest Neighbor分类器。从直观感受上就可以看到,更高的k值可以让分类的效果更平滑,使得分类器对于异常值更有抵抗力

CS231n课程笔记翻译:图像分类笔记(下)

验证集、交叉验证集和超参数调参

k-NN分类器需要设定k值,那么选择哪个k值最合适的呢?我们可以选择不同的距离函数,比如L1范数和L2范数等,那么选哪个好?还有不少选择我们甚至连考虑都没有考虑到(比如:点积)。所有这些选择,被称为超参数(hyperparameter)。

你可能会建议尝试不同的值,看哪个值表现最好就选哪个。但决不能使用测试集来进行调优。当你在设计机器学习算法的时候,应该把测试集看做非常珍贵的资源,不到最后一步,绝不使用它。如果你使用测试集来调优,而且算法看起来效果不错,那么真正的危险在于:算法实际部署后,性能可能会远低于预期。这种情况,称之为算法对测试集过拟合

交叉验证。有时候,训练集数量较小(因此验证集的数量更小),人们会使用一种被称为交叉验证的方法,这种方法更加复杂些。还是用刚才的例子,如果是交叉验证集,我们就不是取1000个图像,而是将训练集平均分成5份,其中4份用来训练,1份用来验证。然后我们循环着取其中4份来训练,其中1份来验证,最后取所有5次验证结果的平均值作为算法验证结果。

## Nearest Neighbor的优劣

这篇关于学习笔记:斯坦福2017季CS231n深度视觉识别课程视频(by Fei-Fei Li, Justin Johnson, Serena Yeung)图像分类笔记的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/219257

相关文章

Python基于微信OCR引擎实现高效图片文字识别

《Python基于微信OCR引擎实现高效图片文字识别》这篇文章主要为大家详细介绍了一款基于微信OCR引擎的图片文字识别桌面应用开发全过程,可以实现从图片拖拽识别到文字提取,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一... 目录一、项目概述1.1 开发背景1.2 技术选型1.3 核心优势二、功能详解2.1 核心功能模块2.

Go学习记录之runtime包深入解析

《Go学习记录之runtime包深入解析》Go语言runtime包管理运行时环境,涵盖goroutine调度、内存分配、垃圾回收、类型信息等核心功能,:本文主要介绍Go学习记录之runtime包的... 目录前言:一、runtime包内容学习1、作用:① Goroutine和并发控制:② 垃圾回收:③ 栈和

Python中文件读取操作漏洞深度解析与防护指南

《Python中文件读取操作漏洞深度解析与防护指南》在Web应用开发中,文件操作是最基础也最危险的功能之一,这篇文章将全面剖析Python环境中常见的文件读取漏洞类型,成因及防护方案,感兴趣的小伙伴可... 目录引言一、静态资源处理中的路径穿越漏洞1.1 典型漏洞场景1.2 os.path.join()的陷

Android学习总结之Java和kotlin区别超详细分析

《Android学习总结之Java和kotlin区别超详细分析》Java和Kotlin都是用于Android开发的编程语言,它们各自具有独特的特点和优势,:本文主要介绍Android学习总结之Ja... 目录一、空安全机制真题 1:Kotlin 如何解决 Java 的 NullPointerExceptio

Python验证码识别方式(使用pytesseract库)

《Python验证码识别方式(使用pytesseract库)》:本文主要介绍Python验证码识别方式(使用pytesseract库),具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全... 目录1、安装Tesseract-OCR2、在python中使用3、本地图片识别4、结合playwrigh

Python中OpenCV与Matplotlib的图像操作入门指南

《Python中OpenCV与Matplotlib的图像操作入门指南》:本文主要介绍Python中OpenCV与Matplotlib的图像操作指南,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,对大家的学... 目录一、环境准备二、图像的基本操作1. 图像读取、显示与保存 使用OpenCV操作2. 像素级操作3.

C/C++的OpenCV 进行图像梯度提取的几种实现

《C/C++的OpenCV进行图像梯度提取的几种实现》本文主要介绍了C/C++的OpenCV进行图像梯度提取的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的... 目录预www.chinasem.cn备知识1. 图像加载与预处理2. Sobel 算子计算 X 和 Y

c/c++的opencv图像金字塔缩放实现

《c/c++的opencv图像金字塔缩放实现》本文主要介绍了c/c++的opencv图像金字塔缩放实现,通过对原始图像进行连续的下采样或上采样操作,生成一系列不同分辨率的图像,具有一定的参考价值,感兴... 目录图像金字塔简介图像下采样 (cv::pyrDown)图像上采样 (cv::pyrUp)C++ O

Spring Boot拦截器Interceptor与过滤器Filter深度解析(区别、实现与实战指南)

《SpringBoot拦截器Interceptor与过滤器Filter深度解析(区别、实现与实战指南)》:本文主要介绍SpringBoot拦截器Interceptor与过滤器Filter深度解析... 目录Spring Boot拦截器(Interceptor)与过滤器(Filter)深度解析:区别、实现与实

MyBatis分页插件PageHelper深度解析与实践指南

《MyBatis分页插件PageHelper深度解析与实践指南》在数据库操作中,分页查询是最常见的需求之一,传统的分页方式通常有两种内存分页和SQL分页,MyBatis作为优秀的ORM框架,本身并未提... 目录1. 为什么需要分页插件?2. PageHelper简介3. PageHelper集成与配置3.